DE2121110A1

DE2121110A1 - Vorrichtung für die elektrochemische Bearbeitung von Werkstücken

Info

Publication number: DE2121110A1
Application number: DE19712121110
Authority: DE
Inventors: Hanns 7000 Stuttgart; Linder Siegfried 7251 Ditzingen Kurz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1971-04-29
Filing date: 1971-04-29
Publication date: 1972-11-16
Also published as: IT959656B; JPS5425278B1; DE2121110B2; US3788964A; DE2121110C3; GB1381909A; CH546117A; FR2136760A5

Description

R. 309
26.4.1971 Eü/Kb

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Vorrichtung für die elektrochemische Bearbeitung von Werkstücken

Me Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten von in einer B oh rungs wandung von Werkstücken vorgesehenen Ausnehmungen und/oder Durchlässen, bestehend aus einer Arbeitselektrode und einer diese umgebenden isolierenden Hülse mit den Ausnehmungen und/oder Durchlässen gegenüberliegenden, den Durchfluß des dem inneren
der Hülse zugeleiteten Elektrolyten zulassenden Fenstern.

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Derartige Vorrichtungen eignen sich insbesondere zum Entgraten von in Bohrungswandungen eingearbeiteten Ausnehmungen und/oder Durchlässen. Unter Bohrungen sind hier auch Durchbrüche in Werkstücken zu verstehen, die eine polygone Querschnitt sf lache haben.

Bei einer elektrochemischen Bearbeitung erfolgt bekanntlich die Metallabtragung von einem Werkstück dadurch, daß zwischen diesem und einer Vorrichtung mit einer entsprechend profilierten Arbeitselektrode ein elektrischer Stromfluß hoher Stärke hergestellt wird, während sich im Zwischenraum zwischen Werkstück und Arbeitselektrode - genannt Arbeitsspalt - ein Elektrolyt befindet, der im allgemeinen durch Durch in Zirkulation gehalten ist. Dabei wird das Werkstück an die positive Klemme (Anode) und die Arbeitselektrode an die negative Klemme (Kathode) einer elektrischen Gleichspannung squelle gelegt.

Das Entgraten auf elektrochemischen Wege ist bekannt. Die dazu verwendeten Vorrichtungen bestehen im allgemeinen aus einem metallischen Leiter, der von einer isolierenden Schicht umgeben ist. Entsprechend den zu entgratenden Konturen ist die isolierende Schicht im Bereich der Bearbeitungszone unter brochen, so daß der Stromdurchgang nur an den unterbrochenen also nicht isolierten Stellen - den Wirkflächen - stattfinden kann. Zum Entgraten von Ausnehmungen usw. in kleinen Bohrungen verwendet man Vorrichtungen bestehend aus einer begrenzt isolierten massiven Arbeitselektrode mit äußerer Elektrolytzufuhr und für größere Bohrungen häufig hohle Arbeitselektroden mit innerer Elektrolytzufuhr.

So ist beispielsweise eine Vorrichtung mit innerer Elektrolytzufuhr bekannt geworden (OE-PS 2 09 13i),mit der der übergang einer in ein Sackloch einmündenden Bohrung entgratet

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werden soll. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer an beiden Enden verschlossenen Hülse aus isolierendem Material, die zwei in einem Abstand voneinander angeordnete öffnungen für den Ein- und Austritt des Elektrolyten hat, und einer Arbeitselektrode die von der Hülse scheidenförmig mit einem Zwischenraum umgeben ist. Während des Entgratvorgangs liegt die fensterartige Austrittsöffnung der Hülse der zu bearbeitenden Stelle des Werkstücks gegenüber, so daß der aus dieser Öffnung ausströmende Elektrolyt hauptsächlich auf die zu verrundende Kante des Werkstücks trifft. Das Minuspotential erhält der aus der Öffnung ausströmende Elektrolyt innerhalb der Hülse durch die dort als Kathode gepolte Arbeitselektrode, während das zu bearbeitende Werkstück an die positive Klemme (Anode) angeschlossen ist.

Derartige Vorrichtungen zum Entgraten müssen jeweils vor dem eigentlichen Entgratvorgang konzentrisch in die Werkstückbohrung eingeführt und nach beendeter Bearbeitung aus dieser wieder entfernt werden. Das konzentrische Einführen der Vorrichtung in die Werkstückbohrung ist jedoch bei einer automatischen Fertigung schwierig, da bei einer starren Zuführung der Entgratvorrichtung diese bei einer nicht immer einzuhaltenden Konzentrizität leicht beschädigt oder zumindest stark abgenützt werden kann, was die Vorrichtung rasch unbrauchbar macht.

Auch muß bei derartig gestalteten Vorrichtungen mit einer Schwarz- oder Graufärbung der Werkstückoberfläche in unmittelbarer Nähe der Abtragstelle gerechnet werden. Außerdem erfolgt an den nicht abgedeckten Stellen im Bereich der Bearbeitungszone ein unerwünschter Streuabtrag. Dazu kommt, daß der Abstand zwischen der Arbeitselektrode und dem Werkstück bei der genannten Vorrichtung verhältnismäßig groß ist

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und dadurch mit höherer Spannung als üblich gearbeitet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für das elektrochemische Entgraten von in Bohrungswandungen eingearbeiteten Ausnehmungen und/oder Durchlässen zu schaffen, mit der ein genau begrenztes Entgraten von bestimmten Kanten möglich ist, ohne daß ein Streuabtrag an funktionswichtigen Stellen des Werkstücks erfolgt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hülse der Vorrichtung am Bohrungsrand sowie zumindest im Bereich der Fenster satt an der Bohrungswandung anliegt, und daß in einem in die Hülse eingepaßten Abschnitt der Arbeitselektrode nach außen verschiebbare und feststellbare elektrisch leitende Einsätze vorgesehen sind, die in Arbeitsstellung durch die Fenster der Hülse hindurchtreten und auch als Leitstücke auf den Fluß des Elektrolyten einwirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei verschiedenen Einsätzen zum Entgraten-ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum elektrochemischen Entgraten im Schnitt mit zwei verschiedenen Entgrateinsätzen, während der Bearbeitung eines Werkstücks und

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in Pfeilrichtung gesehen.

Die dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Arbeitselektrode 1 mit einer diese umgebenden Hülse und zwei verschiedenen in die Arbeitselektrode 1 eingesteckten

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Einsätze 3 und 4·, sowie aus einem Einweiser 5 und einer Zylinderschraube 6.

Auf die dargestellte Vorrichtung ist ein strichpunktiert dargestelltes Werkstück 51 ^mi-fc seiner Bohrung 52 aufgesteckt; es wird von einer Werkstückauflage 53 getragen. Das Werkstück hat auf seiner rechten Seite eine in die Bohrungswand eingearbeitete rechteckförmige Ausnehmung 54-, deren Kanten

55 entgratet werden sollen. Auf der linken Seite der Bohrungswandung ist in das Werkstück 51 ein kreisförmiger Durchlaß

56 eingearbeitet, dessen Kante 57 ebenfalls zu entgraten ist.

Die Arbextselektrode 1 hat im wesentlichen die Form eines abgesetzten Zylinders mit einer zentralen, durchgehenden, sich nach unten konisch erweiternden Bohrung 7« Der obere durch die Hülse 2 abgedeckte Abschnitt der Arbeitselektrode 1 hat drei radial gerichtete Bohrungen 8,9 und 11. Die Bohrung 8 dient als Kanal für die Elektrolytzufuhr. In die Bohrung 9 ist der Entgrateinsatz 3 und in die Bohrung 11 der Entgrateinsatz 4- eingesteckt. Der Entgrateinsatz 3 ist als Vollkörper ausgebildet und besteht aus einem runden Schaft mit einem daran anschließenden im Querschnitt rechteckförmigen Kopfteil 10. Der Entgrateinsatζ 4 ist als Hohlkörper in Form eines Röhrchens ausgebildet. Beide Einsätze 3 und 4 sind Verschleißteile der Arbeitselektrode 1. Sie sind deshalb lediglich jeweils durch einen Gewindestift 12 bzw. 13 in. der Arbeitselektrode 1 festgeklemmt und können somit leicht ausgewechselt werden. Als Werkstoff eignet sich für die Einsätze 3 und 4 - je nach den Stückzahlen der zu entgratenden Werkstücke - Messing, Werkzeugstahl oder Titan und seine Legierungen.

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Mit ihrem unteren Abschnitt ist die Arbeitselektrode 1 in einem Grundkörper 14 eingepaßt; dieser ist an einem nicht dargestellten Aufspanntisch befestigt.

Die beiden Bohrungen 8 und 9 münden in eine vertikal verlaufende, im Querschnitt rechteckförmige Längsnut 15 (Fig. 1 und 2), die am äußeren Mantel des abgedeckten Abschnitts der Arbeitselektrode 1 eingearbeitet ist.

Die Hülse 2 als weiteres Verschleißteil der Vorrichtung besteht aus einem glasfaserverstärktem Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen verstärkt mit Glasfasern; sie hat einen Innenflansch 17· Die Hülse 2 ist bei 18 mit der Arbeitselektrode 1 umlaufend verzahnt. Durch letzteres wird erreicht, daß sich die Hülse 2 beim Gebrauch der Vorrichtung nicht verformen kann und vollkommen an der Mantelfläche der Arbeitselektrode 1 anliegt.

In der Hülse 2 sind zwei gegenüberliegende Fenster 19 und 21 ausgespart, durch die die Einsätze 3 bzw. 4 hindurchtreten. Das Fenster 19 ist entsprechend der Ausnehmung 54 rechteckförmig und das Fenster 21 entsprechend des Durchlasses 56 kreisförmig ausgebildet, wobei die Abmessungen der Fenster 19 und 21 'jeweils um etwa 1/10 mm größer sind als die der Ausnehmung 5^ und des Durchlasses 56.

Die Hülse 2 hat außen im Bereich des Fensters 19 und 21 Vorsprünge 22 und 23-, die in einen umlaufenden Wulst 24 üb ergehen. Mit den Vor Sprüngen 22,23 und dem Wulst 24 liegt die Hülse 2 satt an der Bohrungswandung des Werkstücks 51 an. Der Wulst 24 dient als Werkstückaufnahme und die Vorsprünge 22,23 als Abdeckung der bereits bearbeiteten Bohrungswandung im Bereich der Fenster 19,21. „

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aus Bauelementen zu einer Einheit zusammengesetzt. Der Zusammenbau geschieht wie folgt:

Zuerst wird über die Arbeitselektrode 1 die Hülse 2 aufgeschoben und danach die Einsätze 3,4 durch die Fenster 19»21 in die Bohrungen 9» Ή gesteckt und zwar so, daß diese Einsätze einige 1/10 mm von der äußeren Begrenzungsfläche der Fenster zurückstehen. Dies ist notwendig, um den erforderlichen Arbeitsspalt zu erhalten. Dabei begrenzt der Kopfteil 10 des Einsatzes 3 in. dem Fenster 19 zwei Spalte 25 und 26 (Fig. 1, Fig. 2) für den Durchtritt des Elektrolyten. Gleichzeitig unterteilt der Kopfteil 10 die Nut 15 in eine untere und obere Kammer 27 bzw. 28. Sodann v/erden die Einsätze 3_?4 mit Hilfe der Gewindestifte 12,13 festgeklemmt. Danach wird der aus einem verschleißfesten Material bestehender Einweiser 5 auf den Flansch 17 der Hülse 2 aufgesetzt und zwischen Einweiser 5 und Arbeitselektrode 1 eine Unterlegscheibe 29 (Fig. 1) eingelegt. Schließlich viird mittels der Zylinder schraube 6 der ganze Aufbau der Vorrichtung an den Grundkörper 14 angeschraubt und dadurch gleichzeitig die einzelnen Bauelemente der Vorrichtung zusammengehalten. Zur Bearbeitung des Werkstücks 51 wird dieses auf die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend Fig. 1 aufgeschoben und an die positive Klemme (Anode) und die Arbeitselektrode 1 an die negative Klemme (Kathode) einer mit 33 bezeichneten Gleichstromquelle angeschlossen, während der Elektrolyt in Zirkulation gehalten wird.

Der Elektrolyt wird der Vorrichtung von unten zugeführt. Der Elektrolyt fließt dabei in die Zentralbohrung 7 und von dieser gleichzeitig zu den beiden Bearbeitungsstellen. Die V/ege des Elektrolyten innerhalb der Vorrichtung sind durch Pfeile in der Fig. 1 angegeben. Hierbei strömt der Elektrolyt

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auf der rechten Seite der Vorrichtung durch die Bohrung 8 in die untere Kammer 27 der Nut 15 und von dieser durch den Spalt 25 vorbei an dem unteren Abschnitt der zu entgratenden Kante 55 in die Ausnehmung 54- und von dieser wiederum vorbei an dem oberen Abschnitt der Kante 55 zurück durch den Spalt 26 in die obere Kammer 28 der Nut 15. Von der oberen Kammer 28 strömt der Elektrolyt durch eine Bohrung 31 im Flansch 17 und von dieser durch eine Nut 32 im Einweiser 5 zurück in einen nicht dargestellten Sammelbehälter. Auf der linken Seite der Vorrichtung strömt der Elektrolyt durch den hohlen Einsatz 4- und von diesem vorbei an der zu entgratenden Kante 57 durch den Durchlaß 56 ebenfalls zu dem erwähnten Sammelbehälter.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung möglich ist, Kanten von in Bohrungen eingearbeiteten Ausnehmungen und/ oder Durchbrüchen genau begrenzt zu entgraten ohne daß dabei angrenzende Flächen abgetragen oder in irgendwelcher Weise beschädigt werden. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Werkstückbohrungen, bereits feinbearbeitet sind. Ferner ist es vorteilhaft, daß die Verschleißteile der Vorrichtung, wie Entgrateinsätze und abdeckende Hülse leicht und schnell ausgewechselt und relativ billig hergestellt werden können, was die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung wesentlich erhöht. Ferner ist es vorteilhaft, daß die abdeckende Hülse so ausgebildet ist, daß sie zugleich als Werkstückaufnahme dient.. Schließlich wird 'durch die Möglichkeit,die Entgrateinsätze radial zu verschieben erreicht, daß zwischen Werkstück und Einsatz leicht der günstigste Arbeitsspalt eingestellt werden kann.

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Claims

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1. /Torrichtung zum elektrochemischen Bearbeiten von in einer Bohrungswandung von Werkstücken vorgesehenen Ausnehmungen und/oder Durchlässen, bestehend aus einer Arbeitselektrode und einer diese umgebenden isolierenden Hülse mit den Ausnehmungen und/oder Durchlässen gegenüberliegenden, den Durchfluß des dem inneren der Hülse zugeleiteten Elektrolyten zulassenden Fenstern, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) am Bohrungsrand sowie zumindest im Bereich der Fenster (I9j2i) satt an der Bohrungswandung anliegt, und daß in einem in die Hülse (2) eingepaßten Abschnitt der Arbeitselektrode (1) nach außen verschiebbare und feststellbare elektrisch leitende Einsätze (3»4-) vorgesehen sind, die in Arbeitsstellung durch die Fenster (19^1) der Hülse (2) hindurchtreten und auch als Leitstücke auf den Fluß des Elektrolyten einwirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Hülse (2) zugleich als Verkstückaufnahme di ent.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (2) an der Arbextselektrode (1) auswechselbar befestigt ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Fenster (19,21) der Form der Mündungen der Ausnehmungen (54) und/oder Durchlässen (56) zumindest annähernd entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (3) als Vollkörper ausgebildet ist und in dem Fenster (19) Spalte (25,26) für den Hin- und Rücklauf des Elektrolyten begrenzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (4) als Hohlkörper mit innerer Elektrolytzufuhr ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufstecken der Werkstücke (51) die Hülse (2) einen aus verschleißfestem Material bestehenden Einweiser (5) hat.

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